Nonresonant third-order nonlinearity of antimony glasses at telecom wavelengths

We report measurements of the nonresonant nonlinear refractive index n(2) in antimony glasses at telecom wavelengths. The measurements were performed using the Z-scan technique with a 130 fs pulsed laser operating at five wavelengths in the range of 1400-1600 nm. Values of n(2)approximate to 10(-15) cm(2)/W were measured and a negligible two-photon absorption coefficient (< 0.003 cm/GW) was estimated for all glasses compositions. The samples present a good figure of merit for ultrafast all-optical switching. (c) 2006 American Institute of Physics.

Ferroelectric SBN thin films grown by an SBN/Bi2O3 PLD sequential process

Ferroelectric SrBi2Nb2O9 (SBN) thin films were prepared by pulsed laser deposition (PLD) on Pt/Ti/SiO2/Si(100) using a sequential deposition process from two SBN and Bi2O3 targets. This route allows for bismuth enrichment of the film composition in order to improve the ferroelectric characteristics. Structural and microstructural characterizations were performed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The composition of films and targets was determined by energy dispersive X-ray spectrometry (EDX). The deposition temperature, which provided well-crystallized layered perovskite SBN phase films in situ, was found to be 700°C. The results were compared with those obtained for SBN films deposited at 400°C and then crystallized ex situ. For an ex situ annealing temperature of 750°C, a remanent polarization value (Pr) of 23.2 μc/cm2 and a coercive field (Ec) of 112 kV/cm were measured. © 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Energy transfer assisted frequency upconversion in Ho 3+ doped fluoroindate glass

Experimental results are reported which show a strong evidence of energy transfer between Ho 3+ ions in a fluoroindate glass excited by a pulsed laser operating at 640 nm. We identified the origin of the blue and green upconverted fluorescence observed as being due to a Ho 3+-Ho 3+ pair interaction process. The dynamics of the fluorescence revealed the pathways involved in the energy transfer assisted upconversion process. © 2002 American Institute of Physics.

Semi-automatic modeling of buildings from digital surface models

Semi-automatic building detection and extraction is a topic of growing interest due to its potential application in such areas as cadastral information systems, cartographic revision, and GIS. One of the existing strategies for building extraction is to use a digital surface model (DSM) represented by a cloud of known points on a visible surface, and comprising features such as trees or buildings. Conventional surface modeling using stereo-matching techniques has its drawbacks, the most obvious being the effect of building height on perspective, shadows, and occlusions. The laser scanner, a recently developed technological tool, can collect accurate DSMs with high spatial frequency. This paper presents a methodology for semi-automatic modeling of buildings which combines a region-growing algorithm with line-detection methods applied over the DSM.

Upconversion luminescence in Er3+ doped Ga10Ge 25S65 glass and glass-ceramic excited in the near-infrared

The infrared-to-visible frequency upconversion was investigated in Er 3+-doped Ga10Ge25S65 glass and in the transparent glass-ceramic obtained by heat-treatment of the glass above its glass-transition temperature. Continuous-wave and pulsed lasers operating at 980 nm and 1480 nm were used as excitation sources. The green (2H 11/2 → 4I15/2; 4S3/2 → 4I15/2) and red (4F9/2 → 4I15/2) photoluminescence (PL) signals due to the Er3+ ions were characterized. The PL decay times were influenced by energy transfer among Er3+ ions, by cross-relaxation processes and by energy transfer from the Er3+ ions to the host material. The PL from the Er3+ ions hosted in the crystalline phase was distinguished only when the glass-ceramic was excited by the 1480 nm pulsed laser. The excitation pathways responsible for the green and red PL bands are discussed to explain the differences between the spectra observed under continuous-wave and pulsed excitation. © 2013 American Institute of Physics.

Properties of individual YBCO layers in a two-layered design for energy-efficient digital data cables

We are developing two-layered Yttrium Barium Copper Oxide (YBCO) thin film structures for energy efficient data links for superconducting electronics and present the results of their property measurements. High temperature superconductors (HTS) are advantageous for the implementation of energy-efficient cables interconnecting low temperature superconductor-based circuits and other cryogenic electronics circuits at higher temperature stages. The advantages of the HTS cables come from their low loss and low dispersion properties, allowing ballistic transfer of low power signals with very high bandwidth, low heat conduction and negligible inter-line crosstalk. The microstrip line cable geometry for typical materials is a two-layered film, in which the two superconducting layers are separated by an insulation layer with a minimized permittivity. We have made a proof of concept design of two YBCO films grown by pulsed laser deposition and then assembled into a sandwich with uniform insulating interlayer of tens of micrometers thick. We report on results obtained from such systems assembled in different ways. Structural and electromagnetic properties have been examined on individual films and on the corresponding sandwich composite. © 2013 IEEE.

Propriedades de transporte eletrônico em filmes finos policristalinos de diboreto de magnésio (MGB IND.2') analisados pelo modelo de Bloch-Grüneisen

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Nanogravimetric study of lead underpotential deposition on selenium thin films as a semiconductor alloy formation procedure

An electrochemical quartz crystal microbalance Au electrode modified with a Se thin film was used to investigate the electrochemical behavior of lead ad-atoms using underpotential deposition (UPD) conditions. A specific quasi-reversible process was observed during the reduction of Pb2+ on Se thin films in perchloric acid media. The charge density of Pb ad-atoms on Se thin film (46.86 mu C cm(-2)) suggests a recovery of 0.1 monolayers, which is in good agreement with EQCM data. The Se thin film can be successfully alloyed with Pb atoms that are deposited by chronoamperometry using time intervals large enough to allow for diffusion toward the inner Se phase. Linear sweep voltammetry combined with EQCM in perchloric acid was used to characterize the amount of Pb absorbed in the Se thin film. These findings offer a new strategy for alloy formation in semiconductor films using UPD as an effective tool to quantify the exact amount of the incorporated metal.

Silicon(IV) phthalocyanine-loaded-nanoparticles for application in photodynamic process

The aim of this study was to evaluate the potential application of biodegradable nanoparticles containing a photosensitizer in photodynamic therapy. The poly (D,L lactic-co-glycolic acid) nanoparticles were studied by steady-state techniques, time-resolved fluorescence, and laser flash photolysis. The external morphology of the nanoparticles was established by scanning electron microscopy, and the biological activity was evaluated by in vitro cell culture by 3-(4,5 dimethylthiazol-2,5 biphenyl) tetrazolium bromide assay. The particles were spherical in shape exhibiting a 435 nm diameter with a low tendency to aggregate. The loading efficiency was 77%. The phthalocyanine-loaded-nanoparticles maintained their photophysical behavior after encapsulation. The cellular viability was determined, obtaining 70% of cellular death. All the performed physical-chemical, photophysical, and photobiological measurements indicated that the phthalocyanine-loaded-nanoparticles are a promising drug delivery system for photodynamic therapy and photoprocesses. (C) 2012 Laser Institute of America.

Präparation, Charakterisierung und elektronische Eigenschaften von dünnen Schichten des Hochtemperatursupraleiters HgReBa 2 Ca n-1 Cu n O y

Ziel dieser Arbeit war die Pr"{a}paration, Charakterisierung und Untersuchung der elektronischen Eigenschaften von d"{u}nnen Schichten des Hochtemperatursupraleiters HgReBa$_{2}$Ca$_{n-1}$Cu$_{n}$O$_{y}$, die mittels gepulster Laser-Deposition hergestellt wurden. Die HgRe1212-Filme zeigen in der AC-Suszeptibilit"{a}t einen scharfen "{U}bergang in die supraleitende Phase bei 124 K mit einer "{U}bergangsbreite von 2 K. Die resistiven "{U}berg"{a}nge der Proben wurden mit zunehmender St"{a}rke des externen Magnetfeldes breiter. Aus der Steigung der Arrheniusplots konnte die Aktivierungsenergie f"{u}r verschiedene Feldst"{a}rken bestimmt werden. Weiterhin wurde die Winkelabh"{a}ngigkeit des Depinning-Feldes $B_{dp}(theta)$ der Filme gemessen. Hieraus wurde ein Anisotropiewert von $gamma$ = 7.7 bei 105 K ermittelt. Dies ist relevant, um den f"{u}r Anwendungen wichtigen Bereich im $T$-$B$-$theta$-Phasenraum des Materials absch"{a}tzen zu k"{o}nnen. Die kritische Stromdichte $J_{c}$ der d"{u}nnen Filme aus HgRe-1212 wurde mit Hilfe eines SQUID-Magnetometers gemessen. Die entsprechenden $M$-$H$ Kurven bzw. das magnetische Moment dieser Filme wurde f"{u}r einen weiten Temperatur- und Feldbereich mit einem magnetischen Feld senkrecht zum Film aufgenommen. F"{u}r einen HgRe-1212-Film konnte bei 5 K eine kritische Stromdichte von 1.2 x 10$^{7}$ A/cm$^{2}$ und etwa 2 x 10$^{6}$ A/cm$^{2}$ bei 77 K ermittelt werden. Es wurde die Magnetfeld- und die Temperaturabh"{a}ngigkeit des Hall-Effekts im normalleitenden und im Mischzustand in Magnetfeldern senkrecht zur $ab$-Ebene bis zu 12 T gemessen. Oberhalb der kritischen Temperatur $T_{c}$ steigt der longitudinale spezifische Widerstand $rho_{xx}$ linear mit der Temperatur, w"{a}hrend der spezifische Hall-Widerstand $rho_{yx}$ sich umgekehrt proportional zur Temperatur "{a}ndert. In der N"{a}he von $T_{c}$ und in Feldern kleiner als 3 T wurde eine doppelte Vorzeichen"{a}nderung des spezifischen Hall-Widerstandes beobachtet. Der Hall-Winkel im Normalzustand, cot $theta_{H}= alpha T^{2} + beta$, folgt einer universellen $textit{T }^{2}$-Abh"{a}ngigkeit in allen magnetischen Feldern. In der N"{a}he des Nullwiderstand-Zustandes h"{a}ngt der spezifische Hall-Widerstand $rho_{yx}$ "{u}ber ein Potenzgesetz mit dem longitudinalen Widerstand $rho_{xx}$ zusammen. Das Skalenverhalten zwischen $rho_{yx}$ und $rho_{xx}$ weist eine starke Feld-Abh"{a}ngigkeit auf. Der Skalenexponent $beta$ in der Gleichung $rho_{yx}$ =A $rho_{xx}^{beta}$ steigt von 1.0 bis 1.7, w"{a}hrend das Feld von 1.0 bis 12 T zunimmt.

Preparation and study of magnetic thin film based sub-micron structures

Due to its high Curie temperature of 420K and band structure calculations predicting 100% spin polarisation, Sr2FeMoO6 is a potential candidate for spintronic devices. However, the preparation of good quality thin films has proven to be a non-trivial task. Epitaxial Sr2FeMoO6 thin films were prepared by pulsed laser deposition on different substrates. Differing from previous reports a post-deposition annealing step at low oxygen partial pressure (10-5 mbar) was introduced and enabled the fabrication of reproducible, high quality samples. According to the structural properties of the substrates the crystal structure and morphology of the thin films are modified. The close interrelation between the structural, magnetic and electronic properties of Sr2FeMoO6 was studied. A detailed evaluation of the results allowed to extract valuable information on the microscopic nature of magnetism and charge transport. Smooth films with a mean roughness of about 2 nm have been achieved, which is a pre-requisite for a possible inclusion of this material in future devices. In order to establish device-oriented sub-micron patterning as a standard technique, electron beam lithography and focussed ion beam etching facilities have been put into operation. A detailed characterisation of these systems has been performed. To determine the technological prospects of new spintronics materials, the verification of a high spin polarisation is of vital interest. A popular technique for this task is point contact Andreev reflection (PCAR). Commonly, the charge transport in a transparent metal-superconductor contact of nanometer dimensions is attributed solely to coherent transport. If this condition is not fulfilled, inelastic processes in the constriction have to be considered. PCAR has been applied to Sr2FeMoO6 and the Heusler compound Co2Cr0.6Fe0.4Al. Systematic deviations between measured spectra and the standard models of PCAR have been observed. Therefore existing approaches have been generalised, in order to include the influence of heating. With the extended model the measured data was successfully reproduced but the analysis has revealed grave implications for the determination of spin polarisation, which was found to break down completely in certain cases.

Spurenanalyse von Aktiniden in der Umwelt mittels Resonanzionisations-Massenspektrometrie

In dieser Arbeit wurde die Methode der resonanten Ionisation von neutralen Atomen mittels Laserstrahlung auf die leichten Aktinide Thorium, Uran, Neptunium und Plutonium angewendet und für die Ultraspurenanalyse optimiert. Der empfindliche Nachweis dieser Aktinide stellt eine Herausforderung für die Beobachtung und Bestimmung von radioaktiven Verunreinigungen aus kerntechnischen Anlagen in der Umwelt dar. In einem für diese Untersuchungen entwickelten Quadrupolmassenspektrometer konnte durch Resonanzionisationsspektroskopie jeweils eine Reihe unbekannter Energiezustände in der Elektronenhülle des neutralen Atoms der oben genannten Aktinide identifiziert, sowie effiziente Anregungsschemata für die resonante Ionisation entwickelt und charakterisiert werden. Durch die verwendete in-source-Ionisation, die aufgrund der guten Überlagerung von Laserstrahlung und Atomstrahl eine hohe Nachweiseffizienz gewährleistet, konnten diese Untersuchungen bereits mit einem, für Radionuklide notwendigen, geringen Probeneintrag erfolgen. Die resonante Ionisation erlaubt durch die selektiven resonanten Prozesse eine Unterdrückung unerwünschter Kontaminationen und wurde auf den analytischen Nachweis von Ultraspurengehalten in Umweltproben, sowie die Bestimmung der entsprechenden Isotopenzusammensetzung optimiert. Durch die effiziente in-source-Ionisation mit leistungsstarker gepulster Laserstrahlung, konnten Nachweiseffizienzen im Bereich von bis zu 1% erreicht werden. Dabei wurden für Plutonium in synthetischen Proben, aber auch in ersten Umweltproben, Nachweisgrenzen von 10^4-10^5 Atomen erzielt. Die Verwendung spektral schmalbandiger Dauerstrichlaser und eine Ionisation transversal zum frei propagierenden Atomstrahl ermöglicht durch Auflösung der Isotopieverschiebung eine hohe Selektivität gegenüber dominanten Nachbarisotopen, wohingegen die Ionisationseffizienz deutlich abnimmt. Hiermit konnte für das Ultraspurenisotop U-236 eine Nachweisgrenze bis hinab zu 10^-9 für das Isotopenverhältnis N(U-236)/N(U-238) bestimmt werden.

Kinetische Studien zur OH-Bildung über die Reaktionen von HO 2 mit organischen Peroxyradikalen

Es wurde untersucht, wie sich das Substitutionsmuster organischer Peroxyradikale (RO2) auf die Ratenkonstante k1 und die Verzweigungsverhältnisse α, β und γ der Reaktionen von RO2 mit HO2 auswirkt. Die Effekte der Deuterierung von HO2 wurden ebenfalls studiert. Für zwei RO2 wurde zusätzlich das UV-Absorptionsspektrum bestimmt.rnrn αrnRO2 + HO2 → RO + OH + O2 R1arnrn βrn → RO2H + O2 R1brnrn γrn → ROH + O3 R1crnrnIn dieser Arbeit wurde ein neues Experiment aufgebaut. Für die direkte und zeitaufgelöste Messung der OH-Konzentration wurde das Verfahren der Laser-induzierten Fluoreszenz angewendet. Die Radikalerzeugung erfolgte mittels gepulster Laserphotolyse, wodurch unerwünschte Nebenreaktionen weitgehend unterdrückt werden konnten. Mittels transienter Absorptionsspektroskopie konnten die Menge der photolytisch erzeugten Radikale bestimmt und die Ozonbildung über R1c quantifiziert werden. Für die Auswertung wurden kinetische Modelle numerisch an die Messdaten angepasst. Um die experimentellen Unsicherheiten abzuschätzen, wurde ein Monte-Carlo-Ansatz gewählt.rnrnk1 und α reagieren sehr empfindlich auf Veränderungen des RO2-Substitutionsmusters. Während sich eine OH-Bildung für das unsubstituierte C2H5O2 (EtP) mit α EtP ≤ 5 % nicht nachweisen lässt, stellt R1a bei den α-Oxo-substituierten H3CC(O)O2 (AcP) und HOCH2C(O)O2 (HAP) mit α AcP = (63 ± 11) % bzw. α HAP = (69 ± 12) % den Hauptkanal dar. Wie die mit α HEP = (10 ± 4) % geringfügige OH-Bildung bei HOC2H4O2 (HEP) zeigt, nimmt die OH-Gruppe in β-Stellung weniger Einfluss auf den Wert von α als die Oxogruppe in α-Stellung. Bei der Erzeugung α-Oxo-substituierter RO2 kann ebenfalls OH entstehen (R+O2→RO2/OH). Die Druckabhängigkeit dieser OH-Quelle wurde mit einem innovativen Ansatz bestimmt. Mit γ AcP = (15+5-6) % bzw. γ HAP = (10+2-3) % lässt sich für die Reaktionen der α-Oxo-substituierten RO2 eine erhebliche Ozonbildung nachweisen. Durch die Einführung der α-Oxogruppe steigt k1 jeweils um 1,3 • 10-11 cm3s-1 an, der Effekt der β-Hydroxygruppe ist halb so groß (k1 AcP = (2,0 ± 0,4) • 10-11 cm3s-1, k1 HAP = (2,6 ± 0,4) • 10-11 cm3s-1). Das Verzweigungsverhältnis α steigt weiter, wenn das HO2 deuteriert wird (α AcP,iso = (80 ± 14) %, k1 AcP,iso = (2,1 ± 0,4) • 10-11 cm3s-1). Vergleiche mit älteren Studien zeigen, dass die OH-Bildung über R1a bislang deutlich unterschätzt worden ist. Die möglichen Ursachen für die Unterschiede zwischen den Studien werden ebenso diskutiert wie die Hintergründe der beobachteten Substituenteneffekte.

Measurement of the 1s-2s energy interval in muonium

The 1s-2s interval has been measured in the muonium (;mgr;(+)e(-)) atom by Doppler-free two-photon pulsed laser spectroscopy. The frequency separation of the states was determined to be 2 455 528 941.0(9.8) MHz, in good agreement with quantum electrodynamics. The result may be interpreted as a measurement of the muon-electron charge ratio as -1-1.1(2.1)x10(-9). We expect significantly higher accuracy at future high flux muon sources and from cw laser technology.

Automatic assessment of time-resolved OCT images for selective retina therapy

Purpose In recent years, selective retina laser treatment (SRT), a sub-threshold therapy method, avoids widespread damage to all retinal layers by targeting only a few. While these methods facilitate faster healing, their lack of visual feedback during treatment represents a considerable shortcoming as induced lesions remain invisible with conventional imaging and make clinical use challenging. To overcome this, we present a new strategy to provide location-specific and contact-free automatic feedback of SRT laser applications. Methods We leverage time-resolved optical coherence tomography (OCT) to provide informative feedback to clinicians on outcomes of location-specific treatment. By coupling an OCT system to SRT treatment laser, we visualize structural changes in the retinal layers as they occur via time-resolved depth images. We then propose a novel strategy for automatic assessment of such time-resolved OCT images. To achieve this, we introduce novel image features for this task that when combined with standard machine learning classifiers yield excellent treatment outcome classification capabilities. Results Our approach was evaluated on both ex vivo porcine eyes and human patients in a clinical setting, yielding performances above 95 % accuracy for predicting patient treatment outcomes. In addition, we show that accurate outcomes for human patients can be estimated even when our method is trained using only ex vivo porcine data. Conclusion The proposed technique presents a much needed strategy toward noninvasive, safe, reliable, and repeatable SRT applications. These results are encouraging for the broader use of new treatment options for neovascularization-based retinal pathologies.